以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る蓄電装置について説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
(実施の形態)
まず、蓄電装置1の構成について、説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る蓄電装置1の外観を示す斜視図である。また、図2は、本発明の実施の形態に係る蓄電装置1を分解した場合の各構成要素を示す分解斜視図である。
なお、これらの図では、Z軸方向を上下方向として示しており、以下ではZ軸方向を上下方向として説明するが、使用態様によってはZ軸方向が上下方向にならない場合も考えられるため、Z軸方向は上下方向となることには限定されない。以下の図においても、同様である。
蓄電装置1は、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電することができる装置である。例えば、蓄電装置1は、電力貯蔵用途や電源用途などに使用される高電圧の電池モジュールである。
これらの図に示すように、蓄電装置1は、複数の単位モジュール11、12及び13を有するモジュール群10、下側連結部材20及び上側連結部材30を備えている。なお、蓄電装置1は、1つの単位モジュールしか備えていない構成でもかまわない。また、蓄電装置1は、例えばX軸方向プラス側の端部に、モジュール群10の内方に冷却媒体(空気等)を流入させる冷却用のファンなどの冷却装置を備えている構成でもかまわない。
モジュール群10は、X軸方向に一列に並ぶ複数の単位モジュール11、12及び13を備えている。また、単位モジュール11には、後述する正極外部端子のカバーである正極外部端子カバー11aと、後述する負極外部端子のカバーである負極外部端子カバー11bとが設けられている。蓄電装置1は、この正極外部端子カバー11a内の正極外部端子と、負極外部端子カバー11b内の負極外部端子とを介して、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電する。
単位モジュール11、12及び13は、1以上の蓄電素子を外装体14に収容した矩形状のモジュールであり、それぞれ同様の構成を有している。また、単位モジュール11、12及び13のうちの隣り合う単位モジュールの正極端子と負極端子とが電気的に接続されることで、単位モジュール11、12及び13内の全ての蓄電素子が直列に接続されている。この単位モジュール11、12及び13の詳細な構成についての説明は、後述する。なお、単位モジュール11、12または13を、蓄電装置とも呼ぶ。
下側連結部材20及び上側連結部材30は、複数の単位モジュール11、12及び13を連結する部材であり、下側連結部材20は下側の連結部材、上側連結部材30は、上側の連結部材である。つまり、下側連結部材20と上側連結部材30とで単位モジュール11、12及び13を挟み込むように固定することで、単位モジュール11、12及び13を連結する。
具体的には、下側連結部材20及び上側連結部材30は、平板状の部材であり、例えば金属などによって形成されている。これにより、単位モジュール11、12及び13を強固に安定して固定することができる。また、下側連結部材20には、複数の単位モジュール11、12及び13のそれぞれが有する外装体14が載置される。
次に、モジュール群10に含まれる単位モジュール11、12及び13の詳細な構成について、説明する。なお、単位モジュール11、12及び13はそれぞれ同様の構成を有するため、以下では単位モジュール11についての説明を行い、単位モジュール12及び13の構成の説明については省略する。
図3は、本発明の実施の形態に係る単位モジュール11を分解した場合の各構成要素を示す分解斜視図である。
同図に示すように、単位モジュール11は、外装体本体100と第一蓋体500と第二蓋体300と第三蓋体700とからなる外装体14、及び、外装体14に収容される複数の蓄電素子200(同図では4つの蓄電素子200)と基板600などを備えている。なお、外装体14内に収容される蓄電素子200は、複数でなくともよく、1つの蓄電素子200しか収容されていない構成でもかまわない。
外装体14は、蓄電素子200の外方に配置される、単位モジュール11の外装体を構成する矩形状(箱状)の容器(モジュールケース)である。外装体14は、複数の蓄電素子200や基板600などを所定の位置に配置し、複数の蓄電素子200や基板600などを衝撃などから保護する。また、外装体14は、例えばポリカーボネートやポリプロピレン(PP)等の樹脂などの絶縁性の材料により構成されており、蓄電素子200や基板600などが外部の金属部材などに接触することを回避する。
ここで、外装体14は、外装体本体100と、第一蓋体500と、第二蓋体300と、第三蓋体700とを有している。外装体本体100は、外装体14の本体を構成する部材であり、第一蓋体500、第二蓋体300及び第三蓋体700は、外装体14の蓋体を構成する部材である。また、第一蓋体500及び第二蓋体300は、外装体14の内蓋を構成する部材であり、第三蓋体700は、外装体14の外蓋を構成する部材である。
外装体本体100は、上部に開口部が形成された有底矩形筒状の部材であり、当該上部の開口部から、複数の蓄電素子200が挿入され収容される。また、外装体本体100の外面には、蓄電素子200から発せられる熱を外装体本体100の外部へ放熱するために、複数の矩形状の開口部が内周に沿って環状に形成されている。また、外装体本体100の向かい合う2つの外面には、後述する蓄電素子200の安全弁221からの排気を通過させる外装体本体開口部121及び122が形成されている。
また、外装体本体100の内方には、仕切部材110が配置されている。
仕切部材110は、単位モジュール11が備える蓄電素子200のうちのいずれかの蓄電素子200の側方に配置される部材である。つまり、仕切部材110は、隣り合う2つの蓄電素子200の間に配置され、当該2つの蓄電素子200間を仕切る板状部材である。本実施の形態では、4つの蓄電素子200の間に、3枚の仕切部材110が配置されている。
ここで、仕切部材110は、断熱性を有する部材であり、例えばマイカから構成される断熱材などによって形成されている。具体的には、仕切部材110を形成する断熱材の一例として、マイカ片を集積し、結合することで構成されるダンマ材が挙げられる。つまり、仕切部材110は、蓄電素子200から発せられる熱が隣り合う蓄電素子200に伝わるのを抑制する機能を有している。
蓄電素子200は、電気を充電し、また、電気を放電することのできる二次電池(単電池)であり、より具体的には、リチウムイオン二次電池などの非水電解質二次電池である。蓄電素子200は、外装体本体100の内方の2つの仕切部材110の間、または仕切部材110と外装体本体100の壁面との間に配置され、外装体本体100内に収容される。
また、それぞれの蓄電素子200は、上面に安全弁221を備えている。つまり、それぞれの蓄電素子200は、安全弁221が上方に向くように外装体本体100内に収容されており、内圧が上昇した場合に、安全弁221から上方へ向けてガスを放出する。なお、単位モジュール11が備える蓄電素子200のうちの全ての蓄電素子200が安全弁221を備えていることには限定されず、少なくとも1つの蓄電素子200が安全弁221を備えていればよい。
また、蓄電素子200は、非水電解質二次電池には限定されず、非水電解質二次電池以外の二次電池であってもよいし、キャパシタであってもよい。蓄電素子200の詳細な説明は、後述する。
第二蓋体300は、扁平な矩形状の部材であり、複数の蓄電素子200の上方に配置される。つまり、第二蓋体300は、蓄電素子200と第一蓋体500との間に配置されている。具体的には、第二蓋体300は、複数の蓄電素子200に跨るように、当該複数の蓄電素子200と第一蓋体500との間に配置された部材である。
また、第二蓋体300は、蓄電素子200の安全弁221と対向する位置に、第二蓋体開口部310を有している。つまり、第二蓋体300には、4つの蓄電素子200の安全弁221に対応して、4つの第二蓋体開口部310が形成されている。
第二蓋体開口部310は、蓄電素子200の安全弁221よりも大きく形成された円形状の貫通孔であり、安全弁221からガスが排出された場合に、当該ガスを第二蓋体300の下方から上方へ通過させる。なお、第二蓋体開口部310は、2つ以上の安全弁221に対応した大きな貫通孔であってもよいし、貫通孔ではなく切り欠きなどであってもよい。
このように、第二蓋体300は、蓄電素子200の安全弁221側に配置されており、外装体本体100内での蓄電素子200の安全弁221側への移動を規制する機能も有している。つまり、第二蓋体300は、外装体本体100の内方に嵌め込まれ、複数の蓄電素子200を上方から押さえ込むことで、複数の蓄電素子200を外装体本体100に固定する。
また、第二蓋体300には、正極外部端子410、負極外部端子420、バスバー430、外部配線接続部440及び配線経路形成部450が配置されている。
正極外部端子410は、図2に示された正極外部端子カバー11a内に配置される正極側の外部端子であり、負極外部端子420は、図2に示された負極外部端子カバー11b内に配置される負極側の外部端子である。正極外部端子410及び負極外部端子420は、蓄電装置1が外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電するための電極端子である。つまり、蓄電装置1は、正極外部端子410及び負極外部端子420を介して、外部からの電気を充電し、また外部へ電気を放電する。
バスバー430は、第二蓋体300の上方に配置される部材である。バスバー430は、金属など導電性の部材であり、複数の蓄電素子200同士を電気的に接続する。具体的には、バスバー430は、隣り合う蓄電素子200において、一の蓄電素子200の正極端子または負極端子と、他の蓄電素子200の負極端子または正極端子とを接続する。
外部配線接続部440は、外部の配線に接続されるコネクタであり、外部の配線と、複数の蓄電素子200のうちの少なくとも1つの蓄電素子200に接続される配線とを接続する。
配線経路形成部450は、2つの単位モジュール間に2つの単位モジュールの間を跨ぐように配置され、2つの単位モジュール間を跨る配線を通すための配線経路を形成する部材である。
第一蓋体500は、扁平な矩形状の部材であり、第二蓋体300の上方に配置される。つまり、第一蓋体500は、第二蓋体300と第三蓋体700との間に配置されており、蓄電素子200の安全弁221からの排気の流路を形成する。具体的には、第一蓋体500は、蓄電素子200の安全弁221からの排気を通過させる開口部がそれぞれ形成された2つの外面を有しており、安全弁221からの排気を外方へ導く。
また、第一蓋体500は、後述の基板600を保持する。つまり、第一蓋体500は、基板600の安全弁221側の面を覆うように配置されている。このように、第一蓋体500は、蓄電素子200の安全弁221からの排気の流路を形成するとともに、基板600を保持し、また、基板600を安全弁221の排気から保護する機能も有している。なお、第一蓋体500の詳細な説明は、後述する。
基板600は、単位モジュール11が備える蓄電素子200のうちの少なくとも1つの蓄電素子200に電気的に接続される電気機器である。具体的には、基板600は、複数の蓄電素子200の状態を取得し、監視し、制御することのできる基板であり、配線(リード線)によって複数の蓄電素子200の正極端子または負極端子に接続されている。
具体的には、基板600は、複数の蓄電素子200の充電状態や放電状態(電圧、温度などの電池状態)などを監視するための制御基板である。基板600には、例えば、当該監視を行ったり、リレーのオン、オフを制御したり、他の機器と通信を行ったりするための制御回路(図示せず)が設けられている。
また、基板600は、第一蓋体500上に配置され、かつ、第三蓋体700に覆われるように配置されている。つまり、基板600は、第一蓋体500と第三蓋体700とで挟まれることで、第一蓋体500と第三蓋体700とに保護されるように配置されている。また、このように、上部に電装部品を一体化させることで、蓄電装置1の組立性及びメンテナンス性が向上する。
なお、基板600は、各単位モジュールに備えられていなくともよく、例えば単位モジュール11にのみ備えられている構成でもかまわない。また、単位モジュールは、電気機器として、基板600ではなく、ヒューズなど他の電気機器を第一蓋体500上に配置している構成でもかまわない。
第三蓋体700は、外装体本体100の開口を塞ぐ扁平な矩形状の部材である。具体的には、外装体本体100内方に、複数の蓄電素子200、第二蓋体300、第一蓋体500、基板600等の順に配置され、外装体本体100の開口部が第三蓋体700で閉止される。このように、重量物である複数の蓄電素子200を最下部に配置することで、単位モジュール11の安定性が向上する。
次に、蓄電素子200の構成について、詳細に説明する。
図4は、本発明の実施の形態に係る蓄電素子200を内部を透視して示す斜視図である。
同図に示すように、蓄電素子200は、容器210、正極端子230及び負極端子240を備え、容器210は、上壁である容器蓋部220を備えている。また、容器210内方には、電極体250、正極集電体260及び負極集電体270が配置されており、容器蓋部220には安全弁221が形成されている。なお、容器210の内部には電解液などの液体が封入されているが、当該液体の図示は省略する。
容器210は、金属からなる矩形筒状で底を備える筐体本体と、当該筐体本体の開口を閉塞する金属製の容器蓋部220とで構成されている。また、容器210は、電極体250等を内部に収容後、容器蓋部220と筐体本体とが溶接等されることにより、内部を密封することができるものとなっている。なお、容器210の材質は、特に限定されないが、例えばステンレス鋼やアルミニウムなど溶接可能な金属であるのが好ましい。
電極体250は、正極と負極とセパレータとを備え、電気を蓄えることができる発電要素である。具体的には、電極体250は、正極と負極との間にセパレータが挟み込まれるように層状に配置されたものを全体が長円形状となるように巻回されて形成された巻回型の電極体である。なお、電極体250は、平板状極板を積層した積層型の電極体であってもかまわない。
ここで、正極は、アルミニウムまたはアルミニウム合金などからなる長尺帯状の導電性の正極集電箔の表面に正極活物質層が形成された電極板であり、負極は、銅または銅合金などからなる長尺帯状の導電性の負極集電箔の表面に負極活物質層が形成された電極板であり、セパレータは、微多孔性のシートである。なお、蓄電素子200に用いられる正極、負極及びセパレータは、特に従来用いられてきたものと異なるところはなく、蓄電素子200の性能を損なうものでなければ適宜公知の材料を使用できる。また、容器210に封入される電解液(非水電解質)としても、蓄電素子200の性能を損なうものでなければその種類に特に制限はなく様々なものを選択することができる。
正極端子230は、正極集電体260を介して、電極体250の正極に電気的に接続された電極端子であり、負極端子240は、負極集電体270を介して、電極体250の負極に電気的に接続された電極端子であり、いずれも容器蓋部220に取り付けられている。つまり、正極端子230及び負極端子240は、電極体250に蓄えられている電気を蓄電素子200の外部空間に導出し、また、電極体250に電気を蓄えるために蓄電素子200の内部空間に電気を導入するための金属製の電極端子である。
具体的には、蓄電装置1に備えられた複数の蓄電素子200のうち正極外部端子410側に配置された蓄電素子200の正極端子230が正極外部端子410と接続され、当該蓄電素子200の負極端子240は、隣り合う蓄電素子200の正極端子230と接続される。また同様に、当該複数の蓄電素子200のうち負極外部端子420側に配置された蓄電素子200の負極端子240が負極外部端子420と接続され、当該蓄電素子200の正極端子230は、隣り合う蓄電素子200の負極端子240と接続される。また、その他の蓄電素子200の正極端子230または負極端子240は、隣り合う蓄電素子200の負極端子240または正極端子230と接続される。
正極集電体260は、電極体250の正極と容器210の側壁との間に配置され、正極端子230と正極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。なお、正極集電体260は、正極の正極集電箔と同様、アルミニウムまたはアルミニウム合金などで形成されている。また、負極集電体270は、電極体250の負極と容器210の側壁との間に配置され、負極端子240と電極体250の負極とに電気的に接続される導電性と剛性とを備えた部材である。なお、負極集電体270は、負極の負極集電箔と同様、銅または銅合金などで形成されている。
次に、第一蓋体500について、詳細に説明する。図5は、本発明の実施の形態に係る第一蓋体500の構成を示す斜視図である。
同図に示すように、第一蓋体500は、底面部510と、側面部520と、壁部530と、排気経路形成部540とを有している。
底面部510は、第一蓋体500の底面を形成する矩形状かつ平板状の部位である。底面部510には、配線用開口部511及び排気用開口部541が形成されるとともに、基板用突起部512が設けられている。
配線用開口部511は、蓄電素子200の正極端子または負極端子に接続されたリード線などの配線を基板600に接続するために、当該配線が挿入される貫通孔である。つまり、当該配線を配線用開口部511に挿入させて、底面部510の下方の蓄電素子200と底面部510の上方の基板600とを接続する。なお、配線用開口部511の大きさ及び形状は、当該配線が挿入できるものであれば特に限定されない。
排気用開口部541は、蓄電素子200の安全弁221からの排気が通過する貫通孔である。本実施の形態では、排気用開口部541は、矩形状の貫通孔であるが、排気用開口部541の形状は四角形以外の多角形状、円形状または楕円形状など、どのような形状であってもかまわない。また、排気用開口部541は、上側の開口が後述の排気経路形成部540によって覆われている。
基板用突起部512は、基板600を載置するための突起である。本実施の形態では、6つの基板用突起部512が設けられており、それぞれの基板用突起部512が基板600に形成された貫通孔に挿入されて、基板600が底面部510上に載置され、固定される。なお、基板用突起部512の個数及び形状は特に限定されず、基板600を底面部510上に載置し固定できればよい。
側面部520は、第一蓋体500の側面を形成する部位であり、底面部510の四方を覆う4つの矩形状かつ平板状の側面からなる四角筒形状の部位である。側面部520は、対向する2つの外面である第一面520aと第二面520bとを有している。本実施の形態では、第一面520aは、側面部520の4つの外面のうちのX軸方向プラス側の外面であり、第二面520bは、当該4つの外面のうちのX軸方向マイナス側の外面である。
ここで、第一面520a及び第二面520bは、蓄電素子200の安全弁221からの排気である第一排気を、または、単位モジュール11に隣り合う単位モジュール(蓄電装置)が備える安全弁からの排気である第二排気を通過させる開口部がそれぞれ形成された2つの外面である。
具体的には、第一面520aには、第一開口部542と、2つの第二開口部543とが形成されており、第二面520bには、第三開口部521と、2つの第四開口部522とが形成されている。
第一開口部542は、第一面520aの中央部分に配置された矩形状の貫通孔である。第一開口部542は、蓄電素子200の安全弁221からの排気である第一排気を排出する。具体的には、第一開口部542は、隣り合う単位モジュール(蓄電装置)が備える安全弁からの排気である第二排気を排出することなく当該第一排気を排出する。詳細については、後述する。なお、第一開口部542は、第一蓋体500内側の開口が後述の排気経路形成部540によって覆われている。
第二開口部543は、第一開口部542の両側方(Y軸方向プラス側及びマイナス側)に配置された矩形状の貫通孔である。第二開口部543は、第一排気を排出することなく第二排気を排出する、または、第一排気若しくは第二排気を受け入れる。詳細については、後述する。
第三開口部521は、第二面520bの中央部分に配置された矩形状の貫通孔である。第三開口部521は、隣り合う単位モジュールに隣り合う単位モジュール(蓄電装置)が備える安全弁からの排気である第三排気を受け入れることなく第二排気を受け入れる。詳細については、後述する。
第四開口部522は、第三開口部521の両側方(Y軸方向プラス側及びマイナス側)に配置された矩形状の貫通孔である。第四開口部522は、第二排気を受け入れることなく第三排気を受け入れる、または、第一排気若しくは第二排気を排出する。詳細については、後述する。
なお、第一開口部542、第二開口部543、第三開口部521または第四開口部522の形状は、四角形以外の多角形状、円形状または楕円形状など、どのような形状であってもかまわない。また、第一開口部542または第三開口部521は、2つ以上の開口部を有していてもよいし、第二開口部543または第四開口部522は、1つまたは3つ以上の開口部を有していてもよい。
壁部530は、底面部510から上方に突出した平板状の壁であり、基板600の外周を囲うように環状に配置されている。具体的には、壁部530は、基板600の四方を覆う4つの矩形状かつ平板状の側面からなる四角筒形状の部位である。本実施の形態では、壁部530は、Y軸方向の方がX軸方向よりも壁の幅が長くなるように形成されている。
つまり、壁部530は、第一蓋体500の2つの外面である第一面520a及び第二面520bに形成されたいずれかの開口部と基板600との間に配置される壁である。壁部530は、蓄電素子200の安全弁221からの排気が基板600に流入するのを防ぐために、側面部520と同じ高さになるように形成されている。
また、壁部530には、配線が挿入される半円形状の壁部側開口部531が形成されている。つまり、蓄電素子200に接続されたリード線などの配線が、底面部510に形成された配線用開口部511に挿入された後、壁部側開口部531にも挿入されて、当該配線が基板600に接続される。なお、壁部側開口部531の大きさ及び形状は、当該配線が挿入できるものであれば特に限定されない。
排気経路形成部540は、蓄電素子200の安全弁221からの排気である第一排気を排出するための排気経路を形成する断面(XZ平面で切断した場合の断面)が円弧形状の部材である。排気経路形成部540は、両端部が底面部510と側面部520とに接続されており、排気用開口部541と第一開口部542とを覆うように形成されている。
つまり、排気経路形成部540は、排気用開口部541の上側の開口と、第一開口部542の内側の開口とを覆うように形成されており、排気用開口部541及び第一開口部542を介して、第一蓋体500の内方と外方とが連通しない構成となっている。これにより、第一蓋体500の内方と外方とが遮断されるため、排気用開口部541を通過した蓄電素子200の安全弁221からの排気は、第一蓋体500の内方へ流入することなく、第一開口部542を通過して、第一蓋体500の外方へ排出される。
次に、単位モジュール11内における、蓄電素子200の安全弁221からの排気の流れについて、詳細に説明する。
図6は、本発明の実施の形態に係る単位モジュール11を上下方向に切断した場合の構成を示す断面図である。また、図7は、本発明の実施の形態に係る単位モジュール11を上方から見た場合の構成を示す平面図である。なお、同図は、第三蓋体700を透視して示している。
これらの図に示すように、蓄電素子200の安全弁221から第一排気が排出された場合、当該第一排気は、第二蓋体300に形成された第二蓋体開口部310を通って、第一蓋体500と第二蓋体300との間の空間に流入する。そして、当該第一排気は、排気用開口部541を通って排気経路形成部540内の空間に流入し、第一開口部542から第一蓋体500の外方へ排出される。
ここで、第一排気は、排気経路形成部540によって、第一蓋体500の内方へは流入することなく、第一開口部542から第一蓋体500の外方へ排出される。また、排気経路形成部540によって、第一蓋体500と第二蓋体300との間の空間には、第一蓋体500の外方から第一排気以外の排気が流入してこない。このため、第一開口部542は、第一排気以外の排気を排出することなく第一排気を排出する。
また、第二開口部543からは、第一排気は排出されないが、第一蓋体500の外方から第一蓋体500の内方へ流入した第一排気以外の排気が排出される、または、第一排気若しくは当該第一排気以外の排気が流入する。
また、第三開口部521からは、隣り合う単位モジュールの第一開口部542から排出された第二排気が流入する。ここで、隣り合う単位モジュールの第一開口部542は、第二排気以外の排気を排出することなく第二排気を排出するため、第三開口部521からは、第二排気以外の排気が流入することなく第二排気が流入する。
また、第四開口部522からは、第二排気は流入しないが、第二排気以外の排気が流入する、または、第二排気若しくは第二排気以外の排気が排出される。
なお、本実施の形態では、外装体本体100の外装体本体開口部121は、第三開口部521及び2つの第四開口部522を覆う1つの大きな開口であるが、第三開口部521及び2つの第四開口部522に対応した3つの開口が形成されていてもよい。また同様に、外装体本体100の外装体本体開口部122は、第一開口部542及び2つの第二開口部543を覆う1つの大きな開口であるが、第一開口部542及び2つの第二開口部543に対応した3つの開口が形成されていてもよい。
次に、複数の単位モジュール間における、蓄電素子200の安全弁221からの排気の流れについて、詳細に説明する。
図8は、本発明の実施の形態に係るモジュール群10を上方から見た場合の構成を示す平面図である。なお、同図は、各単位モジュールの第三蓋体700を透視して示している。
同図に示すように、単位モジュール11、12及び13は、隣り合う2つの単位モジュールが有する外装体14の外面(同図では外装体本体100の外面)同士が当接するように、隣接して配置されている。なお、隣り合う2つの単位モジュールは、第一蓋体500の外面同士が当接するように隣接して配置されている構成でもかまわない。
また、第一蓋体500の側面部520の第一面520aに形成された開口部である第一開口部542及び2つの第二開口部543と、第二面520bに形成された開口部である第三開口部521及び2つの第四開口部522とは、対応する位置に形成されている。また、第一面520aまたは第二面520bは、隣り合う単位モジュール(蓄電装置)が備える第二面520bまたは第一面520aと対向するように配置される。
これにより、隣り合う2つの単位モジュールにおける第一開口部542と第三開口部521とが接続される。また、隣り合う2つの単位モジュールにおける2つの第二開口部543と2つの第四開口部522とが接続される。
ここで、まず、単位モジュール11における蓄電素子200の安全弁221からの排気を第一排気g1、g2とし、単位モジュール11に隣り合う単位モジュール12における蓄電素子200の安全弁221からの排気を第二排気g3、g4とする。また、単位モジュール12に隣り合う単位モジュール13における蓄電素子200の安全弁221からの排気を、第三排気g7とする。
この場合、単位モジュール11の第一開口部542は、第二排気g3、g4を排出することなく、第一排気g1、g2を排出する。また、単位モジュール11の第二開口部543は、第一排気g1、g2を排出することなく、第一排気g1及び第二排気g3を受け入れる。また、単位モジュール11の第三開口部521は、どの排気も受け入れない。また、単位モジュール11の第四開口部522は、第二排気g3、g4を受け入れることなく、第一排気g1及び第二排気g3(排気g5)を排出する。
次に、単位モジュール12における蓄電素子200の安全弁221からの排気を第一排気g3、g4とし、単位モジュール12に隣り合う単位モジュール11及び単位モジュール13における蓄電素子200の安全弁221からの排気を第二排気g1、g2、g7とする。
この場合、単位モジュール12の第一開口部542は、第二排気g1、g2、g7を排出することなく、第一排気g3、g4を排出する。また、単位モジュール12の第二開口部543は、第一排気g3、g4を排出することなく、第二排気g2を排出し、また、第一排気g3を受け入れる。また、単位モジュール12の第三開口部521は、第二排気g1、g2以外の排気を受け入れることなく、第二排気g1、g2を受け入れる。また、単位モジュール12の第四開口部522は、第二排気g1、g2を受け入れることなく、第一排気g3及び第二排気g1を排出する。
次に、単位モジュール13における蓄電素子200の安全弁221からの排気を第一排気g7とし、単位モジュール13に隣り合う単位モジュール12における蓄電素子200の安全弁221からの排気を第二排気g3、g4とする。また、単位モジュール12に隣り合う単位モジュール11における蓄電素子200の安全弁221からの排気を、第三排気g1、g2とする。
この場合、単位モジュール13の第一開口部542は、第二排気g3、g4を排出することなく、第一排気g7を排出する。また、単位モジュール13の第二開口部543は、第一排気g7を排出することなく、第二排気g4及び第三排気g2(排気g6)を排出する。また、単位モジュール13の第三開口部521は、第三排気g1、g2を受け入れることなく、第二排気g3、g4を受け入れる。また、単位モジュール13の第四開口部522は、第二排気g3、g4を受け入れることなく、第三排気g2を受け入れ、第二排気g3を排出する。
以上のように、単位モジュール11〜13において、第一開口部542は、第二排気を排出することなく第一排気を排出する。また、第二開口部543は、第一排気を排出することなく第二排気を排出する、または、第一排気若しくは第二排気を受け入れる。また、第三開口部521は、第三排気を受け入れることなく第二排気を受け入れる。また、第四開口部522は、第二排気を受け入れることなく第三排気を受け入れる、または、第一排気若しくは第二排気を排出する。
次に、複数の蓄電装置1が配置された場合の、蓄電素子200の安全弁221からの排気の流れについて、詳細に説明する。
図9は、本発明の実施の形態に係る複数の蓄電装置1が配置された状態を上方から見た場合の構成を示す平面図である。
同図に示すように、複数の蓄電装置1は、蓄電装置容器2に収容されており、複数の蓄電装置1に備えられた蓄電素子200の安全弁221からの排気G1は、ファン3によって、排気G2として蓄電装置容器2の外方へ排出される。
このように、ファン3による空気の流れ(X軸方向マイナス側からプラス側への流れ)によって、複数の蓄電装置1内の排気G1が、蓄電装置容器2の外方へ排出される。なお、ファン3に代えて、排気口が設けられている構成でもかまわない。
つまり、蓄電素子200の安全弁221からの排気(第一排気)を通過させる開口部が形成された外面である第一面520aは、蓄電装置1外方の排気口(ファン3が配置された排気口)に対向する位置に配置されている。
以上のように、本発明の実施の形態に係る蓄電装置(単位モジュール)によれば、外装体14は、蓄電素子200の安全弁221からの排気である第一排気、または、隣り合う単位モジュールが備える安全弁221からの排気である第二排気を通過させる開口部がそれぞれ形成された2つの外面を有している。つまり、隣り合う2つの単位モジュールについて、開口部が形成された外面同士を開口部同士が対向するように隣接させて配置することで、排気の経路を形成することができる。このため、単位モジュール間にジョイントなどの部材を配置する必要が無く、簡易な構成で排気の流路を形成することができる。
また、単位モジュールにおいて、第一面520aには、第一排気を主に排出する第一開口部542が形成されているため、第一排気を効率的に排出する流路を形成することができる。
また、単位モジュール(蓄電装置)において、第一面520aには、第一排気の排出以外に使用される第二開口部543が形成されているため、第一排気の排出以外の目的での排気を効率的に通過させる流路を形成することができる。
また、単位モジュール(蓄電装置)において、第二面520bには、第二排気を主に受け入れる第三開口部521と、第二排気の受け入れ以外に使用される第四開口部522とが形成されているため、第二排気の受け入れと、第二排気の受け入れ以外とを区別して、排気を効率的に通過させる流路を形成することができる。
これらの排気の流れによって、蓄電素子200からの排気の排出が、他の単位モジュール内の蓄電素子200からの排気によって妨げられるのを防ぐことができる。また、蓄電素子200が、他の単位モジュール内の蓄電素子200からの排気によって加熱されることを防ぐことができる。
また、単位モジュール(蓄電装置)において、第一面520aまたは第二面520bに形成された開口部と、隣り合う単位モジュールが備える第二面520bまたは第一面520aに形成された開口部とは、対応する位置に形成されているため、第一面520aと第二面520bとが対向することで、開口部同士が接続される。これにより、簡易な構成で排気の流路を形成することができる。
また、外装体14は、第一蓋体500と第二蓋体300とから構成される蓋体(内蓋)を有しており、当該蓋体によって排気の流路を形成することができるため、簡易な構成で排気の流路を形成することができる。
また、外装体14は、当該蓋体によって、蓄電素子200を上方から押さえ付けることができるため、振動や衝撃などによって蓄電素子200が外装体14内で揺れるのを抑制することができる。
また、排気の流路を形成する第一蓋体500と、蓄電素子200を上方から押さえ付ける第二蓋体300の2つの部材に分けて当該蓋体を構成することで、簡易な構成で当該蓋体を形成することができる。
また、外装体14は、当該蓋体によって、基板600を保持する機能も兼ね備えることができる。
また、第一蓋体500は、第一面520a及び第二面520bの開口部と基板600との間に壁部530を有しているため、当該開口部から高温の排気が流入してきても、壁部530によって、当該排気の熱が基板600へ与える影響を抑制することができる。
また、壁部530は、基板600の周りを囲うように配置されているため、当該開口部から流入する高温の排気の熱が基板600へ与える影響をさらに抑制することができる。
また、隣り合う単位モジュールは、外装体14の外面同士が当接するように配置されるため、隣り合う単位モジュール間に、安全弁221からの排気を通過させる配管などを配置する必要がない。このため、簡易な構成で、単位モジュールを配置することができる。
また、第一排気を通過させる開口部が形成された第一面520aは、蓄電装置1外方の排気口に対向する位置に配置される。このため、第一排気は、流れの向きを当該開口部の開口方向に変えて排出されるが、当該開口部を排出された後は、流れの向きを変えずにスムーズに排気口まで流れ出ることができる。
(変形例1)
次に、上記実施の形態の変形例1について、説明する。図10は、本発明の実施の形態の変形例1に係る第一蓋体501の構成を示す斜視図である。具体的には、同図は、上記実施の形態における図5に対応する図である。
同図に示すように、本変形例における第一蓋体501において、上記実施の形態と同様に、第一面520aには、第一開口部542と、2つの第二開口部543とが形成されており、第二面520bには、第三開口部521と、2つの第四開口部522とが形成されている。
ここで、本変形例における2つの第二開口部543と、第三開口部521と、2つの第四開口部522とは、貫通孔ではなく、切り欠きである。この構成によっても、第一蓋体501の上に第三蓋体700を載置することで、第二開口部543、第三開口部521及び第四開口部522の上部を閉止することができるため、上記実施の形態と同様の構成となる。なお、その他の構成については、上記実施の形態における第一蓋体500と同様であるため、詳細な説明は省略する。
以上のように、本発明の実施の形態の変形例1に係る蓄電装置によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、第一蓋体501の外面の開口部を切り欠きにすることで、当該開口部の開口面積を大きくすることができるため、安全弁からの排気の流路を広くすることができる。
(変形例2)
次に、上記実施の形態の変形例2について、説明する。図11は、本発明の実施の形態の変形例2に係る第一蓋体502の構成を示す斜視図である。具体的には、同図は、上記実施の形態における図5に対応する図である。
同図に示すように、本変形例における第一蓋体502は、上記実施の形態における排気経路形成部540が設けられていない。なお、その他の構成については、上記実施の形態における第一蓋体500と同様であるため、詳細な説明は省略する。
以上のように、本発明の実施の形態の変形例2に係る蓄電装置によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、第一蓋体502には排気経路形成部540が設けられていないため、安全弁221からの第一排気の流路を広くすることができる。
(変形例3)
次に、上記実施の形態の変形例3について、説明する。図12は、本発明の実施の形態の変形例3に係る第一蓋体503の構成を示す斜視図である。具体的には、同図は、上記実施の形態における図5に対応する図である。
同図に示すように、本変形例における第一蓋体503は、上記実施の形態における第一蓋体500の壁部530に代えて、壁部532を有している。壁部532は、基板600の第二面520b側のおよそ半分を覆うように形成されている。なお、その他の構成については、上記実施の形態における第一蓋体500と同様であるため、詳細な説明は省略する。
以上のように、本発明の実施の形態の変形例3に係る蓄電装置によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、基板600が排気による熱の影響を受けやすい第二面520b側のみを覆うことで、壁部532の構成を簡素化することができるため、生産性の向上及びコスト低減を図ることができる。
なお、壁部532は、基板600の第二面520b側のみを覆うように形成された1枚の板状部材によって構成されていてもよいし、基板600の第二面520b側の一部のみを覆うように形成されていてもかまわない。
(変形例4)
次に、上記実施の形態の変形例4について、説明する。図13は、本発明の実施の形態の変形例4に係る第一蓋体504の構成を示す平面図である。
同図に示すように、本変形例における第一蓋体504は、上記実施の形態における第一蓋体500の壁部530に代えて、壁部533を有している。
壁部533は、排気が流れるX軸方向の方がY軸方向よりも壁の幅が長くなるように環状に形成されている。つまり、基板601が、X軸方向の方がY軸方向よりも長くなるように、第一蓋体504に配置されている。なお、その他の構成については、上記実施の形態における第一蓋体500と同様であるため、詳細な説明は省略する。
以上のように、本発明の実施の形態の変形例4に係る蓄電装置によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、壁部533が、排気が流れる方向の方が長くなるように形成されているため、当該排気が流れる流路を広くすることができる。
(変形例5)
次に、上記実施の形態の変形例5について、説明する。図14は、本発明の実施の形態の変形例5に係る第一蓋体505の構成を示す斜視図である。具体的には、同図は、上記実施の形態における図5に対応する図である。
上記実施の形態では、第一蓋体500の第一面520aと第二面520bとは対向する位置に配置されていたが、同図に示すように、本変形例における第一蓋体505は、第一面520aと第二面520bとは隣接して配置されている。
つまり、第一開口部542と2つの第二開口部543とが形成された第一面520aと、第三開口部521と2つの第四開口部522とが形成された第二面520bとは、隣接して配置されている。なお、その他の構成については、上記実施の形態における第一蓋体500と同様であるため、詳細な説明は省略する。
以上のように、本発明の実施の形態の変形例5に係る蓄電装置によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏することができる。特に、第二面520bがY軸方向の面に配置されているため、単位モジュールをY軸方向に並べて配置することができる。
以上、本発明の実施の形態及びその変形例に係る蓄電装置について説明したが、本発明は、上記実施の形態及びその変形例に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態及びその変形例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、上記実施の形態及び上記変形例を任意に組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
例えば、上記実施の形態及びその変形例では、第一蓋体500と第二蓋体300とは別体で形成されていることとしたが、第一蓋体500と第二蓋体300とは一体に形成されていてもよい。
また、上記実施の形態及びその変形例では、第一蓋体500に、開口部を有する2つの外面である第一面520a及び第二面520bが設けされていることとした。しかし、開口部を有する2つの外面である第一面520a及び第二面520bは、外装体本体100、第三蓋体700または第二蓋体300に設けられていることにしてもかまわない。
また、上記実施の形態及びその変形例では、複数の単位モジュール(蓄電装置)は外面が当接して配置されていることとした。しかし、当該複数の単位モジュール(蓄電装置)は、外面が当接して配置されていなくともよく、少しの隙間を空けて配置されていることにしてもかまわない。